虚拟声屏障系统中虚拟传感器位置的优化研究

对于某一特定目标区域,虚拟声屏障系统的误差传感器阵列处于目标区域中某一最优位置,其降噪量最大.然而,误差传感器阵列处于目标区域中会妨碍人头的活动.使用虚拟传感器技术,将虚拟传感器布放于目标区域中,物理传感器布放于目标区域边界,可以解决此问题.前述最优位置即为虚拟传感器的理想最优位置.由于虚拟传感器处声压预测方法的限制,存在一个虚拟传感器的实际最优位置,虚拟传感器布放于实际最优位置时系统性能比布放于理想最优位置时好.控制声源与物理传感器距离较远时,即使虚拟传感器布放于实际最优位置,系统性能与误差传感器处于目标区域边界（不使用虚拟传感器）相比改进不大.然而,控制声源与物理传感器距离较小时,虚拟传感器布放于实际最优位置,与不使用虚拟传感器相比,系统性能提高明显,在550Hz以下低频,系统降噪效果有5dB以上的增加,取得10dB有效降噪静区的上限频率也大幅提高.     

基于次级通路离线重构的车内道路噪声主动控制

针对车内道路噪声主动控制(RNC)系统收敛速度慢、降噪量小的问题,在考虑噪声计权特性的基础上提出基于次级通路离线重构的归一化参考信号计权滤波最小均方误差(NFWXLMS)车内道路噪声主动控制算法。在不增加控制系统计算复杂度的前提下,可以有效提升车内道路噪声主动控制系统的收敛速度和降噪量。基于Simulink离线仿真,进行了NFWXLMS算法和归一化参考信号滤波最小均方误差(NFXLMS)算法的收敛性和降噪量对比,结果表明新算法可以有效改善道路噪声主动控制系统收敛性、提升系统降噪量。最后,开展基于2种算法的道路噪声主动控制实车道路试验,测试结果表明系统的降噪量得到明显提升。     

独立式开口边框有源降噪系统设计

合理使用有源噪声控制技术，有望兼顾建筑开口的自然通风和低频降噪.针对面积较大的开口，实施多通道有源噪声控制时，全耦合式系统的复杂度和成本随通道数目的增多而急剧增加.研究布放在开口边框的四通道有源噪声控制系统的降噪和收敛性能，首先对次级源和误差传声器位置进行优化，再通过基于特征值修正的方法改善独立式系统收敛性，最后实验验证所设计系统的性能.针对尺寸为0.5 m×0.5 m的开口，可以使用四通道的独立式边框控制系统在频率550 Hz以下实现有效降噪.     

小开口声传输有源控制的次级源和误差传感策略研究

为建筑物提供自然通风和采光功能设置的开口有时成为整个结构隔声的薄弱部分.开口的有源控制一般用于低频降噪,针对4000Hz以下频段噪声,研究无限大障板上小开口有源控制及其次级源和误差传感策略.基于模态展开法建立了无限大障板上矩形开口声传输的数值模型,通过仿真比较不同初级声场条件下,不同次级源和误差传感策略对有源控制系统性能的影响.结果表明,有源控制系统的控制频率上限由开口模态对应的特征频率决定,使用合理的次级源和误差传感策略可提升有源控制的频率上限.对于厚度为31.8 cm的墙上边长为6 cm的方形开口,实验结果表明单通道控制系统和4通道控制系统分别在2750 Hz和3900 Hz以下获得10 dB以上降噪量.这一系统可应用于同时有通风和降噪要求的场合.     

双通道室内主动降噪器设计

为实现低成本与无穿戴的室内低频噪声控制,以多通道FXLMS算法为基础,通过安装误差传感器于普通座椅的双耳侧,并通过离线建模获得次级通道模型的方法设计了一种双通道主动降噪器。实验表明,该降噪器对200 - 800Hz的单频噪声及双频混合噪声降噪量能达到20 dB,对40 - 100Hz方波噪声降噪量能达到10 dB,对机械旋转噪声降噪量能达到6 dB,对鸣笛声降噪量能达到9 dB,能满足一般的室内个人降噪需求。     

车内道路噪声有源控制的虚拟参考信号分组构建方法

针对道路噪声有源控制系统参考信号数量较多导致系统运算负担较大，而直接构建的虚拟参考信号与车内目标噪声相干度不高的问题，提出了一种虚拟参考信号的分组构建方法。首先进行整车道路试验，选取4个车轮位置附近采集到的和车内噪声相干性较高的振动加速度信号作为原始信号，基于奇异值分析法确定构建的虚拟参考信号数量。然后基于车轮位置将关联度较高的原始信号分为一组，对每组原始信号通过奇异值分解法构建转换矩阵，分组构建虚拟参考信号。最后搭建基于归一化参考信号滤波最小均方误差（NFXLMS）算法的道路噪声有源控制模型，分析分组构建的虚拟参考信号在降低计算复杂度与降噪效果方面的表现。与原有虚拟参考信号构建方法相比，该方法在降低计算复杂度和提高降噪效果方面均有较大改善，验证了该方法的有效性。     

声子晶体材料与有源控制相结合的宽频噪声抑制方法

电力变压器噪声除了本体噪声产生的低频分量,还包含冷却风扇产生的中高频噪声。有源降噪方法对低频噪声控制性能好,且灵活可控,但降噪效果受制于通道数量。在不增加通道数量的前提下,为了拓宽降噪频率范围,提出声子晶体材料与有源控制相结合的降噪方法。以DSP为核心控制器搭建了基于LMS算法的双通道有源降噪系统,在此基础上开展了嵌入声子晶体材料的有源降噪系统降噪性能验证实验研究。实验结果表明,针对变压器100～400 Hz的低频噪声,双通道有源降噪系统单频最大降噪量约20 dB,多频总降噪量可达9 dB。设计了对500～1 000 Hz中高频噪声抑制作用明显的声子晶体材料,对600 Hz单频降噪量约14 dB。嵌入声子晶体材料的双通道有源降噪系统,最大总降噪量可达16 dB,优于单纯的有源降噪。可见,声子晶体材料与有源控制相结合,拓宽降噪频率范围、提高降噪性能的方法是可行性的。     

管道噪声有源控制系统的次级声源和误差传感器位置优化

基于直流电机运行噪声的特点,对于管道有源噪声控制系统的次级声源和误差传感器位置选择,提出了两种优化策略并给出了物理系统的优化设计结果,通过实验验证了两种优化策略的可行性。在优化后的管道实验平台中使用不同有源噪声控制算法进行管道噪声控制实验,噪声源分别为160~550 Hz的单频率正弦周期信号和基波100 Hz,1—5次谐波的多频率正弦周期信号时,两种优化策略最大的降噪量分别达36.2 dB和26.4 dB,降噪效果显著,表明有源控制系统可以有效降低电机运行噪声。     

公路隧道内主动降噪声源布置位置仿真模拟

基于声波干涉原理对高速公路隧道内噪声的主动降噪特性进行了理论分析,采用有限元法建立了3条隧道全尺寸断面模型,计算得出隧道内声压级分布,分析了主动降噪时的隧道内声场特性.考虑噪声声源频率的差异,噪声频率越低,隧道内主动降噪效果越好;考虑主动降噪设备位置的不同,将主动声源与噪声源、降噪点的空间距离加和,再与噪声源与降噪点的空间距离作比较,若两者差值为噪声波长的整数倍,则可在降噪点附近实现3dB以上区域降噪.     

基于LMS的多参考通道噪声抵消系统研究

生活中存在的各种噪声严重影响着我们的生活质量,因此对于噪声的消除和抑制一直是一项重要的工作.本文在并行多参考通道降噪系统(PMCS)和矩阵多参考通道降噪系统(MCMS)基础上,提出了串行多参考通道降噪系统(SMCS),并针对两种混合噪声,利用三种多参考通道的方法进行仿真比较.仿真实验结果表明,这三种系统对均能有效的抑制噪声.相比之下,并行多参考通道降噪系统用时较多,而且降噪效果不如另外两种;矩阵多参考通道降噪系统所需设备简单并且具有较好的可扩展性;串行多参考通道降噪系统运行速度最快.     

虚拟仪器系统中的误差分析和修正

介绍了虚拟仪器系统信号传递过程中引进的各类误差,包括传感器误差、调理电路误差、信号采集及接口误差和虚拟仪器进行数据处理时产生的误差等.通过分析这些误差对不同的虚拟测试分析仪系统的影响程度来确定各系统中的主要误差源.还研究了虚拟仪器系统误差补偿和修正方法,即利用软件来修正和补偿系统误差,特别是非线性误差,并应用于虚拟式噪声分析仪的误差修正,获得了高精度的测量结果.     

衰落信道下的无线传感器网络虚拟MIMO传输优化设计

针对基于虚拟多进多出技术的无线传感器网络系统,分析了在信道衰落下的平均误码率,并提出了使用各协作节点最优传输功率的新方案,推导出基于Nt×1虚拟多进多出系统的最优传输功率表达式.理论分析和仿真表明：与等功率传输相比,传输功率优化方案可获得更低的误码率.同时,对协作节点数与传输效能的折中设计进行了探讨.仿真结果表明：低功率传输时,应适当降低协作节点数,以降低有效传输能耗.     

虚拟式噪声分析仪的数字计权与开发

传统的噪声倍频程分析仪由硬件滤波网络和计权网络构成。为了利用软件实现噪声倍频程分析,提出了一种基于FFT的数字计权方法。利用这一方法,可以实现虚拟噪声分析仪的数字计权和数字式系统误差修正。由于采用了数字计权和数字式系统误差修正技术,仪器的精度和稳定性得到很大的提高,作为一个应用,结合系统误差数字修正技术和数字订权技术,开发出了高精度、低成本虚拟实时噪声倍频程分析仪。     

基于多通道系统的封闭空间低频噪声主动控制

在封闭空间中,相较于单通道主动噪声控制(active noise control,ANC)系统,多通道ANC系统可以更好地实现整体区域的降噪。针对所设计的三维空间,分别进行单通道及双通道实验;并基于实验的方式布放次级源及误差传感器。实验结果证明,对于低频窄带噪声,多通道系统降噪效果显著,算法开启后在所设计装置空间内达到11. 4 d B的降噪量;且噪声声压级相较于单通道系统分布更为均匀。     

主动噪声抵消中初级传感器到次级声源间系统函数的辨识

提出了一种应用于主动噪声抵消系统中求解初级传感器到次级声源之间系统函数的辨识算法，简称ＰＳＩ，算法以频域最小二乘系统辨识算法为核心，首先根据实测数据用ＩＦＬＳ算法辨识出初级传感器到误差传感器之间的系统函数Ｈ，再根据实测数据用ＩＦＬＳ算法辨识出次级声源到误差传感器之间的系统函数Ｈ２，然后用模拟激励方法通过白噪声间接激发初级传感器到次级声源之间的各种模态；再次利用ＩＦＬＳ算法辨识初级传感器到次级声源之     

基于SVD/小波的MEMS陀螺误差分析及降噪处理

陀螺仪作为导航系统的核心传感器,其输出信号的精度对导航结果有着重要的影响。针对微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)陀螺成本低、应用广泛但精度低、噪声大的使用现状,选取小波分析方法对MEMS陀螺信号进行误差分析,针对误差分析结果提出了一种小波分析结合奇异值分解(singular value decomposition,SVD)的降噪方法以剔除微弱噪声信号。针对小波分析存在的小波分解层数和小波系数难以选取的问题,提出一种自适应选取小波分解层数和变换小波系数的改进小波算法;通过引入SVD以改进小波变换检测微弱信号中噪声的劣势问题,设计双轴电动转台的静、动态试验,静态试验进行信号的误差分析,动态试验验证改进算法的精度,得出改进算法比之传统小波算法降噪性能提升的结论。     

旋转轴与平移轴联动误差的快速测量及溯源

为了对多轴数控机床旋转轴与平移轴联动误差进行快速测量与溯源,提出了一种基于数控机床内置的光栅尺、编码器等无传感器信息的评估方法.该方法通过对数控系统的二次开发,可获取配置不同数控系统的多轴机床的无传感器信息,依据旋转轴与平移轴的联动特性,构造了具有一些球杆仪特征的虚拟杆,且规划了虚拟杆切向测试路径,并采用单旋转轴与两平移轴联动方式,进行圆度误差测试,实现了多轴数控机床旋转轴与平移轴联动误差的动态快速测量.此外,基于虚拟杆的工作原理,分别建立了联动误差关联及解耦模型,并提出了利用空间圆周图谱和小波频谱技术进行联动误差快速溯源的策略.试验结果表明,所提出的旋转轴与平移轴联动误差测试与溯源方法实用、有效,为多轴数控机床旋转轴与平移轴联动误差补偿奠定了基础.